(1)研究PN結(jié)正向壓降隨溫度變化的基本規(guī)律。(2)學(xué)習(xí)用PN結(jié)測溫的方法。(3)學(xué)習(xí)一種測量玻爾茲曼常數(shù)的方法。DHSJPN結(jié)正向電流IF和壓降VF之間存在如下近似關(guān)系s和PN結(jié)材料的禁帶寬度以及溫度等有關(guān)的系數(shù)對溫度的關(guān)系(通常取r=3.4)；Vg(0)為0K時聯(lián)立二式可得是常數(shù)，其數(shù)值取決于少數(shù)載流子遷移率PN結(jié)材料的導(dǎo)帶底和價帶頂?shù)碾妱莶?。l溫度由T1變?yōu)門時，正向電壓由VF1變?yōu)閂F時，正向電壓理論值與忽略非線性部分值得偏差為當(dāng)溫度變化范圍較小時，該偏差可忽略(通過改變溫度與IF也可改善線度)，令I(lǐng)F=常數(shù)，則正向壓降只隨溫度升高線性下降，這就是PN結(jié)測溫的依據(jù)。1.實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)檢查與連接關(guān)閉DH-SJ型溫度傳感器實(shí)驗(yàn)裝置上的“加熱電流”、“風(fēng)扇電流”開關(guān)，接上加熱電源Pt00溫度傳感器和PN結(jié)溫度傳感器，兩者連接均為直插式。PN結(jié)引出線分別插入PN結(jié)正向特性綜合試驗(yàn)儀上的+V、-V和+I、-I。打開電源開關(guān)，溫度傳感器實(shí)驗(yàn)裝置上將顯示出室溫TR，記錄下起始溫度TR。2.玻爾茲曼常數(shù)k的測定測得PN結(jié)I~V關(guān)系，求出玻爾茲曼常數(shù)k。將PN結(jié)正向特性綜合試驗(yàn)儀上的電流量程置于適當(dāng)檔位，調(diào)整電流調(diào)節(jié)旋鈕以改變正向電流IF輸出示值，觀察記錄相應(yīng)的正向電壓VF值讀數(shù)。3.至少完成對一種PN結(jié)材料的V~T曲線的測量及數(shù)據(jù)處理(1)測定V~T關(guān)系曲線選擇合適的正向電流IF(如IF=50μA，一般選小于100μA的值，以減小自身熱效應(yīng))，并保持不變。實(shí)驗(yàn)的起始溫度TS取為室溫TR，記錄相應(yīng)的VF (TR)。將DH-SJ型溫度傳感器實(shí)驗(yàn)裝置上的“加熱電流”開關(guān)置“開”位置，根據(jù)目標(biāo)0.6A之間)。這時加熱爐內(nèi)溫度開始升高，記錄對應(yīng)的VF和T?？砂碫F每改變10mV或5mV讀取一組V、T，這樣可以減小測量誤差。注意：在整個實(shí)驗(yàn)過程中，正向電流IF應(yīng)保持不變。升溫速率要慢，且設(shè)定的溫度不宜過高(硅管必須控制在120℃以內(nèi)，鍺管必須控制在45℃以內(nèi))。根據(jù)數(shù)據(jù)，繪制ΔV~T曲線。(2)根據(jù)作出的ΔV~T曲線的斜率就是S求被測PN結(jié)正向壓降隨溫度變化的靈敏度S(mV/℃)。(3)估算被測PN結(jié)材料的禁帶寬度Eg(0)=qVg(0)，忽略非線性項(xiàng)的影響，。此時溫差T=-273.2K。將根據(jù)此式計(jì)算得到的0K時的禁帶寬度Eg(0)值與公認(rèn)值(硅Eg(0)=1.21eV，鍺Eg(0)=0.78eV)比較，求其相對誤差。數(shù)據(jù)分析PN結(jié)材料：硅實(shí)驗(yàn)溫度T=17.6CsUU/VF0.3580.3730.3820.3910.3970.402I/AF0.0100.0200.0300.0400.0500.060U/VF0.4060.4100.4120.4150.4340.444I/AF0.0700.0800.0900.1000.2000.300U/VF0.4510.4560.4620.4650.4690.472I/AF0.4000.5000.6000.7000.8000.900U/VF0.4750.4780.4800.4830.4850.486I/AF理想的PN結(jié)正向電流I與壓降U存在如下近似關(guān)系FFI=Iexp(qUF)FSkT將上表數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合得到FF工作電流I=50.0AFUU=U(T)U(T)/mVFFS0-10-20-30-400-10-20-30-40-50-60-70-80-90-100-110U(T)/mVF908070605040302010.6.943.844.745.549.01.55.79.82.26.3控溫電流/A0.500鍺硅擬合結(jié)果如下FF估算禁帶寬度gFgg計(jì)計(jì)算值E(0)/eVg公認(rèn)值E(0)/eVg相對誤差n/100%F89.89625.11靈敏度-1.746-2.504gPN結(jié)材料鍺硅誤差分析：鍺的禁帶寬度相對誤差明顯大于硅的相對誤差1.V引起的線性誤差kkTT=VV=r(TT)+ln()r理想Fq1qT1初初始溫度T/K17.9末溫度T/K7.09.5UmV0UF0.185PN結(jié)材料鍺硅由此可見，在溫度變化范圍內(nèi)，兩種PN結(jié)材料中由.V引起的線性誤差均遠(yuǎn)小于U，且顯然對鍺的影響程度大于硅。2.電流引起的誤差 (1)耗盡層復(fù)合電流Iexp()2kT (2)界面雜志引起的表面電流Iexp(eV),m>22mkTI、I均隨T升高而減小，因此溫度越高引起的二極管電流誤差越小，由于鍺管實(shí)驗(yàn)中溫12度低于硅管，即電流誤差對鍺管的影響較大。綜上可以解釋測得鍺的禁帶寬度相對誤差明顯